水下避碰聲納系統(tǒng)軟件設計.pdf

1、水下無人航行器在按照預置航路行進過程中，由于水下環(huán)境的不可預知性，需要實時對航路上的障礙物進行勘察，在遇到障礙物時采取規(guī)避策略。避碰聲納的任務即是探測行進路線附近是否存在障礙物以及估計障礙物的距離、方位等信息，為水下無人航行器提供避障規(guī)避的依據(jù)。本文圍繞水下無人航行器的避碰聲納系統(tǒng)開展了軟件設計工作。該避碰聲納系統(tǒng)可實現(xiàn)在水平5個方向和向上、向下共7個方向上的障礙物距離及方位估計。
　　 在水平方向上，采用頻分加時分方式的相控發(fā)

2、射技術和回波信號分裂陣波束形成技術，對航行器前方5個方向上的障礙物進行探測及距離、方位估計。設計了CW與LFM信號組合的探測信號形式，分別采用包絡檢波法和相關器檢測法以實現(xiàn)兩種回波信號的檢測及時延估計。在垂直方向上，采用短CW信號形式和與水平方向相同的包絡檢波法對航行器上下方向的障礙物進行探測及距離估計。
　　 在包絡檢波法中，利用自適應Notch濾波器提取信號包絡，對包絡進行鑒寬和鑒幅，判斷障礙物的有無，判斷為有障礙物時的包絡

3、前沿時刻作為回波信號的時延估計值，用以計算障礙物的距離。根據(jù)包絡檢波法得到的時延估計值，提取相應時間段的信號進行互相關處理，采用相關峰內(nèi)插法精確估計時延，利用精確時延和水平陣幾何關系計算障礙物的水平方位。
　　 論文對避碰聲納系統(tǒng)的障礙物探測方法進行了理論研究和性能仿真分析，在OMAPL137最小系統(tǒng)板上設計了避碰聲納系統(tǒng)軟件。在實驗室利用電模擬器進行了避碰聲納系統(tǒng)的功能測試，完成了與航行器上其它系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試。最后，在千島湖進